当发生追尾事故时汽车尾部会产生巨大的冲击力,乘员的头部由于惯性会向后运动导致与胸部的相对位移量过大,造成乘员的颈部受到损伤。大量试验表明,头枕可以限制成年乘员头部相对于其躯干向后移动,有效地吸收外部对乘员的冲击能量,减轻碰撞外力对人头部和颈椎的损伤程度,所以,开发一个安全性极高的座椅头枕用来保护乘员头颈部的安全是非常有必要的。本课题应用HyperMesh前处理、Ls-dyna和Radioss求解器、HyperView后处理器对某汽车座椅头枕的安全性进行仿真试验分析,为座椅结构的改进和优化提供了可行性的依据,具体的研究内容包括以下几个方面:(1)建立座椅的有限元仿真分析模型,包括网格的划分、边界条件的确定、单元类型的选择、连接关系的设置、材料属性的设置等工作。(2)对座椅头枕静强度试验进行了仿真分析。应用HyperMesh前处理软件建立该座椅的有限元模型,按照法规GB11550-2009的加载要求运用Ls-dyna求解器对座椅头枕的静强度进行仿真分析。通过仿真分析结果可知该座椅头枕静强度不满足法规要求,因此需要对座椅头枕杆骨架进行改进,本课题提出了在头枕杆中间位置处增加一个加强筋和更改头枕杆骨架形状两种改进方案。(3)对头枕静强度仿真分析优化后的方案2的座椅模型进行吸能性仿真分析。依然根据法规的要求,利用Ls-dyna求解器对座椅头枕的吸能性进行仿真分析,得出假头模型的减速度的曲线图。(4)根据头枕吸能性仿真分析的结果对座椅头枕软垫进行优化分析。对头枕软垫的密度、厚度、包裹度三个因素进行正交分析试验,得出9种不同参数的头枕软垫,分别对其所在的座椅结构重新进行分析,找出最优的头枕软垫各因素参数。并通过极差分析法确定三个因素对假头减速度峰值的影响主次关系,再用方差分析法确定三个因素的显著度高低。(5)在某公司专用试验台上对座椅头枕静强度和头枕吸能性进行试验研究,将测得的数据与仿真结果进行对比,并进行误差计算,判定仿真分析的准确性和可行性。(6)采用数值模态分析法研究了无头枕和二种头枕位置不同的座椅整体骨架的模态,即依靠线性振动理论通过仿真分析的方法计算出座椅的前两阶共振频率,并在后处理器中提取了两种有代表性座椅结构的前两阶振型。